模拟电子技术0ch042ppt课件

1 4 2基本共射极放大电路 4 2 1基本共射极放大电路的组成 4 2 2基本共射极放大电路的工作原理 第7次课 2 4 2 1基本共射极放大电路的组成 基本共射极放大电路 给发射结加正偏压 Rb限流保证IB在一定值范围内 给集电结加反偏压 Rc限流保证IC在一定值范围内 Rc将集电极电流转换为电压变化 再送到输出端 信号源 输出端 3 4 2 2基本共射极放大电路的工作原理 1 静态 直流工作状态 输入信号vi 0 直流通路 VCEQ VCC ICQRc 静态工作点电位和电流计算 电容开路 4 4 2 2基本共射极放大电路的工作原理 2 动态 BJT各极电流及电压都将在静态值的基础上随输入信号作相应的变化 交流通路 只考虑动态时将直流电源和隔直电容短路 加载输入正弦信号vs后 电路将处在动态工作中 交流工作状态 5 静态和动态 静态 时 放大电路的工作状态 也称直流工作状态 放大电路建立正确的静态 是保证动态工作的前提 分析放大电路必须要正确地区分静态和动态 正确地区分直流通道和交流通道 动态 时 放大电路的工作状态 也称交流工作状态 6 4 3放大电路的分析方法 4 3 1图解分析法 4 3 2小信号模型分析法 1 静态工作点的图解分析 2 动态工作情况的图解分析 3 非线性失真的图解分析 4 图解分析法的适用范围 1 BJT的H参数及小信号模型 2 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路 3 小信号模型分析法的适用范围 非线性器件的一般分析方法 为了分析方便分段线性化 非线性器件的线性解决方法 7 4 3 1图解分析法 1 静态工作点的图解分析 采用该方法分析静态工作点 必须已知三极管的输入输出特性曲线 共射极放大电路 输入端管外电路 输出端管外电路 管内电路 线性电路与非线性器件分离 用图解法求工作状态 8 4 3 1图解分析法 1 静态工作点的图解分析 采用该方法分析静态工作点 必须已知三极管的输入输出特性曲线 线性部分列出回路方程 与已知三极管的输入输出特性曲线求交点 工作点 9 4 3 1图解分析法 1 静态工作点的图解分析 列输入回路方程 列输出回路方程 直流负载线 VCE VCC iCRc 首先 画出直流通路 直流通路 一个节点两个回路一个关系 IE IC IB 10 在输出特性曲线上 作出直流负载线VCE VCC iCRc 与IBQ曲线的交点即为Q点 从而得到VCEQ和ICQ 在输入特性曲线上 作出直线 两线的交点即是Q点 得到IBQ Q点即是电路的工作点 11 为什么要求出工作点 保证动态工作时的工作区域处于不失真区 12 根据vs的波形 在BJT的输入特性曲线图上画出vBE iB的波形 2 动态工作情况的图解分析 加入信号源 输入回路方程 曲线图上的动态工作情况 13 动态工作情况的图解分析 工作在BJT发射结曲线上 回路方程的截距在变 直线上下移动 14 根据iB的变化范围在输出特性曲线图上画出iC和vCE的波形 2 动态工作情况的图解分析 15 动态工作情况的图解分析 工作在BJT发射结曲线上 工作在输出回路方程上 回路方程的截距在变 直线上下移动 回路方程电流电压在变 16 动态工作情况的图解分析 工作在BJT发射结曲线上 工作在输出回路方程上 回路方程的截距在变 直线上下移动 回路方程电流电压在变 17 动态工作情况的图解分析 工作在BJT发射结曲线上 工作在输出回路方程上 回路方程的截距在变 直线上下移动 回路方程电流电压在变 18 要充分理解BJT的特性曲线 电路系统永远工作在交点上 静态工作在Q点 动态在线上滑动 滑动是由于信号变化引起BJT曲线变化导致交点变化 19 2 动态工作情况的图解分析 共射极放大电路中的电压 电流波形 输入 输出 在正确选择了工作点后 正弦波能够不失真的工作 后面讨论不正确选择了工作点后 正弦波会失真的情况 20 3 静态工作点对波形失真的影响 截止失真的波形 工作点偏低 出现截止失真 当动态信号只在静态工作点上方时 此静态工作点可以用 21 饱和失真的波形 3 静态工作点对波形失真的影响 静态工作点偏高 当动态信号只在静态工作点下方时 此静态工作点可以用 静态工作点的选择的关键是要保证输出信号范围与放大区重合 如果超出则失真 22 从BJT特性曲线上获取的重要参数 VBE 0 5V时 BJT截止 VCE 0 3V时 BJT饱和 VBE 0 5V时 BJT临界导通 VBE 0 7V时 BJT放大 VBE 0 8V时 BJT饱和 23 电路有非线性器件时的分析方法 非线性器件用伏安特性曲线表示 列出回路方程 非线性器件用电压或电流带入 将回路方程直线与非线性器件用伏安特性曲线做在一个图上 求出交点 该电路的工作点 也是该电路的解 24 电路有非线性器件时的交变信号分析 以正弦信号为例 观察信号在电路中产生的变化情况 电路工作是以工作点为基点来工作的 工作变化只能以工作点为基点沿曲线工作 沿那条曲线工作视信号加载的位置 25 当射极放大器带负载时 交流电路 26 图11放大电路的动态工作状态的图解分析 2 R L RL Rc 是交流负载电阻 交流负载线 3 交流负载线是有交流输入信号时Q点的运动轨迹 4 交流负载线与直流负载线相交Q点 1 通过输出特性曲线上的Q点做一条直线 其斜率为 1 R L 交流负载线确定方法 27 放大电路的最大不失真输出幅度 放大电路要想获得大的不失真输出幅度 需要 1 工作点Q要设置在输出特性曲线放大区的中间部位 2 要有合适的交流负载线 放大器的最大不失真输出幅度 28 4 图解分析法的适用范围 幅度较大而工作频率不太高的情况 优点 直观 形象 有助于建立和理解交 直流共存 静态和动态等重要概念 有助于理解正确选择电路参数 合理设置静态工作点的重要性 能全面地分析放大电路的静态 动态工作情况 缺点 不能分析工作频率较高时的电路工作状态 也不能用来分析放大电路的输入电阻 输出电阻等动态性能指标 29 4 3 2小信号模型分析法 1 BJT的H参数及小信号模型 建立小信号模型的意义 建立小信号模型的思路 当放大电路的输入信号电压很小时 就可以把三极管小范围内的特性曲线近似地用直线来代替 从而可以把三极管这个非线性器件所组成的电路当作线性电路来处理 由于三极管是非线性器件 这样就使得放大电路的分析非常困难 建立小信号模型 就是将非线性器件做线性化处理 从而简化放大电路的分析和设计 30 1 BJT的H参数及小信号模型 H参数的引出 在小信号情况下 对上两式取全微分得 用小信号交流分量表示 vbe hieib hrevce ic hfeib hoevce 对于BJT双口网络 已知输入输出特性曲线如下 iB f vBE vCE const iC f vCE iB const 可以写成 BJT双口网络 31 输出端交流短路时的输入电阻 输出端交流短路时的正向电流传输比或电流放大系数 输入端交流开路时的反向电压传输比 输入端交流开路时的输出电导 其中 四个参数量纲各不相同 故称为混合参数 H参数 1 BJT的H参数及小信号模型 H参数的引出 32 1 BJT的H参数及小信号模型 H参数小信号模型 根据 可得小信号模型 BJT的H参数模型 BJT双口网络 33 1 BJT的H参数及小信号模型 H参数小信号模型 H参数都是小信号参数 即微变参数或交流参数 H参数与工作点有关 在放大区基本不变 H参数都是微变参数 所以只适合对交流信号的分析 受控电流源hfeib 反映了BJT的基极电流对集电极电流的控制作用 电流源的流向由ib的流向决定 hrevce是一个受控电压源 反映了BJT输出回路电压对输入回路的影响 34 1 BJT的H参数及小信号模型 模型的简化 hre和hoe都很小 常忽略它们的影响 BJT在共射极连接时 其H参数的数量级一般为 35 1 BJT的H参数及小信号模型 H参数的确定 一般用测试仪测出 rbe与Q点有关 可用图示仪测出 rbe rbb 1 re 其中对于低频小功率管rbb 200 则 36 4 3 2小信号模型分析法 2 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路 1 利用直流通路求Q点 共射极放大电路 一般硅管VBE 0 7V 锗管VBE 0 2V 已知 37 2 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路 2 画小信号等效电路 H参数小信号等效电路 38 2 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路 2 画小信号等效电路 ib 39 2 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路 3 求放大电路动态指标 根据 则电压增益为 可作为公式 电压增益 H参数小信号等效电路 40 2 用H参数小信号模型分析基本共射极放大电路 3 求放大电路动态指标 输入电阻 输出电阻 41 3 小信号模型分析法的适用范围 4 3 2小信号模型分析法 放大电路的输入信号为低频小信号 VBEQ BJT工作在其V T特性曲线的线性范围 即放大区 内 H参数的值是在静态工作点上求得的 放大电路的动态性能与静态工作点参数值的大小及稳定性密切相关 低频是指BJT的结电容在工作频率范围内对电路的工作基本无影响 42 3 小信号模型分析法的适用范围 优点 分析放大电路的动态性能指标 Av Ri和Ro等 非常方便 4 3 2小信号模型分析法 缺点 在BJT与放大电路的小信号等效电路中 电压 电流等电量及BJT的H参数均是针对变化量 交流量 而言的 且适用于频率较高时的分析 不能用来分析计算静态工作点 43 放大电路如图所示 已知BJT的 80 Rb 300k Rc 2k VCC 12V 求 1 放大电路的Q点 此时BJT工作在哪个区域 2 当Rb 100k 时 放大电路的Q点 此时BJT工作在哪个区域 忽略BJT的饱和压降 例题 固定偏流电路 求静态工作点 44 共射极放大电路 放大电路如图所示 已知BJT的 80 Rb 300k Rc 2k VCC 12V 求 1 放大电路的Q点 此时BJT工作在哪个区域 2 当Rb 100k 时 放大电路的Q点 此时BJT工作在哪个区域 忽略BJT的饱和压降 解 1 静态工作点为Q 40 A 3 2mA 5 6V 例题 40 A 3 2mA 5 6V 12V 6mA 固定偏流电路 45 共射极放大电路 放大电路如图所示 已知BJT的 80 Rb 300k Rc 2k VCC 12V 求 2 当Rb 100k 时 放大电路的Q点 此时BJT工作在哪个区域 忽略BJT的饱和压降 解 2 当Rb 100k 时 其最小值也只能为0 即IC的最大电流为 所以Q点在饱和区 VCE不可能为负值 此时 Q 120uA 6mA 0V 例题 120uA 6mA 0V 只能在正向工作 46 共射极放大电路 放大电路如图所示 已知BJT的 80 Rb 300k Rc 2k VCC 12V 求 3 试求该电路的Av Ri Ro 若RL开路Av如何变化 解 3 例题 RL开路时 开路放大倍数大于或等于负载时放大倍数 47 共射极放大电路 放大电路如图所示 已知BJT的 40 Rb 300k Rc 4k VCC 12V 求 1 放大电路的Q点 此时BJT工作在哪个区域 2 当Rb 100k 时 放大电路的Q点 此时BJT工作在哪个区域 忽略BJT的饱和压降 解 1 静态工作点为Q 40 A 1 6mA 5 6V BJT工作在放大区 例题 变数据 40 A 1 6mA 5 6V 3mA 48 共射极放大电路 放大电路如图所示 已知BJT的 40 Rb 300k Rc 4k VCC 12V 求 1 放大电路的Q点 此时BJT工作在哪个区域 2 当Rb 100k 时 放大电路的Q点 此时BJT工作在哪个区域 忽略BJT的饱和压降 解 2 当Rb 100k 时 其最小值也只能为0 即IC的最大电流为 所以BJT工作在饱和区 VCE不可能为负值 此时 Q 120u